JP4805758B2 - 塗布処理方法、プログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体及び塗布処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗布処理方法、プログラム、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び塗布処理装置に関する。

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えばウェハ上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。

上述のレジスト塗布処理では、先ずウェハが高速回転され、その回転されたウェハの中心部に所定量のレジスト液が供給され、遠心力によって当該レジスト液がウェハの表面の全面に拡散される。続いて、ウェハの回転が減速され、低速回転でウェハ上のレジスト液が均される。その後、ウェハの回転速度が上昇され、高速回転でウェハ上のレジスト液が乾燥され膜厚調整されて、ウェハ上に所定の厚みのレジスト膜が形成されている（特許文献１参照）。

特開平１１−２６０７１７号公報

ところで、レジスト膜の膜厚は、例えば露光処理における焦点の適否などを決定し最終的なレジストパターンの寸法に影響を与えるものであるため、ウェハ面内で均一にする必要がある。従来より、上記レジスト塗布処理では、レジスト液の温度、ウェハの温度、ウェハの回転速度などの各種パラメータを調整することにより、ウェハ面内のレジスト膜の膜厚の均一化を図っていた。しかしながら、上記パラメータの調整では、ウェハ面内のレジスト膜の局所的なばらつきには対応できず、レジスト膜を十分に均一化することはできなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レジスト液などの塗布液の塗布処理において、ウェハなどの基板面内に均一な塗布膜を形成することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、基板の塗布処理方法であって、第１の回転速度で基板を回転し、その回転された基板に塗布液を塗布する第１の工程と、前記基板の回転を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に減速して、基板を低速度で回転させる第２の工程と、前記基板の回転を前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度に加速し、前記基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも厚い部分には塗布液の溶剤を供給し、かつ前記基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも薄い部分には乾燥ガスを供給する第３の工程と、前記基板の回転を前記第３の回転速度よりも速い第４の回転速度に加速して、基板上の塗布液を乾燥させる第４の工程と、を有することを特徴とする。なお、「設定厚み」は、許容できる幅のあるものであってもよい。

本発明によれば、第３の工程において、塗布液の厚い部分に溶剤を供給することにより、その厚い部分の塗布液の流動性を上げて、その部分の塗布液の厚みを薄くすることができる。塗布液の薄い部分に乾燥ガスを供給することにより、その薄い部分の塗布液の流動性を下げて、その部分の塗布液の厚みを厚くすることができる。この結果、最終的に基板面内に均一な塗布膜を形成できる。

また別な観点の本発明は、基板の塗布処理方法であって、第１の回転速度で基板を回転し、その回転された基板に塗布液を塗布する第１の工程と、前記基板の回転を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に減速して、基板を低速度で回転させる第２の工程と、前記基板の回転を前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度に加速し、前記基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも厚い部分には塗布液の溶剤を供給し、かつ前記基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも薄い部分には乾燥ガスを供給する第３の工程と、前記基板の回転を前記第３の回転速度よりも速い第４の回転速度に加速して、さらに前記基板上の塗布液の前記設定厚みよりも厚い部分には塗布液の溶剤を供給する第４の工程と有する。

前記第４の工程において前記塗布液の溶剤が供給される際には、基板の回転が前記第４の回転速度よりも一時的に減速されるようにしてもよい。

前記第２の工程において基板面内の塗布液の厚みを測定し、前記第３の工程において前記塗布液の厚みの測定結果に基づいて前記塗布液の溶剤および乾燥ガスを供給するようにしてもよい。

別の観点による本発明によれば、上記塗布処理方法を、コンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。

別の観点による本発明によれば、上記塗布処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

別の観点による本発明は、基板の塗布処理装置であって、基板を保持して回転させる回転保持部と、基板上に塗布液を供給する第１のノズルと、基板上に塗布液の溶剤と乾燥ガスを選択的に供給する第２のノズルと、前記第２のノズルを、基板上の所定の位置に移動させる移動機構と、基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも厚い部分には塗布液の溶剤を供給し、かつ基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも薄い部分には乾燥ガスを供給するために、前記第２のノズル及び前記移動機構を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

前記第２のノズルは、基板の中心部に塗布液の溶剤と乾燥ガスを選択的に供給する中心部供給ノズルと、基板の中心部の周りの外周部に塗布液の溶剤と乾燥ガスを選択的に供給する外周部供給ノズルから構成されていてもよい。

前記中心部供給ノズルと前記外周部供給ノズルは、基板の外方から基板上に移動可能な同じ支持部材に支持されていてもよい。

前記支持部材には、前記外周部供給ノズルを基板の半径方向に沿って水平移動させる水平駆動部が設けられていてもよい。

前記中心部供給ノズルは、円盤状に形成され、その下面には、前記塗布液の溶剤と乾燥ガスのメッシュ状の供給孔が形成されていてもよい。

前記外周部供給ノズルは、内部に中空部が形成された多孔質材料からなる円筒部を有し、その円筒部の表面の周面には、全周に亘り前記塗布液の溶剤と乾燥ガスの複数の供給孔が形成され、前記中空部に供給された塗布液の溶剤又は乾燥ガスを前記円筒部を通じて前記供給孔から吐出できるようにしてもよい。

上記塗布処理装置は、基板面内の塗布液の厚みを測定する厚み測定部材を有していてもよい。

本発明によれば、基板上に均一な塗布膜を形成できるので、最終的な基板製品の歩留まりを向上できる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布処理装置が搭載された塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。

塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば外部から塗布現像処理システム１に対して複数枚のウェハＷをカセット単位で搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられている露光装置（図示せず）との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション４とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２では、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、カセットＣ内の複数枚のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。またウェハ搬送体７は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の後述する第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置１０が設けられている。第１の搬送装置１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各装置に対し選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置１１が設けられている。第２の搬送装置１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各装置に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えば本実施の形態にかかる塗布処理装置としてのレジスト塗布装置２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３、２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０、４１がそれぞれ設けられている。

例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温調装置６０、ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウェハ温度を調節する高精度温調装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する加熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温調装置７０、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーク装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーク装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。

第５の処理装置群Ｇ５では、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温調装置８０〜８３、露光後ベーク（ポストエクスポージャーベーク）装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１が下から順に２段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９２が配置されている。

インターフェイスステーション４には、例えば図１に示すようにＸ方向に延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション４に隣接した図示しない露光装置と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

次に、上述したレジスト塗布装置２０〜２２の構成について詳しく説明する。図４、図５は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す垂直断面の説明図であり、図６は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す平面図である。

図４に示すようにレジスト塗布装置２０は、ケーシング２０ａを有し、当該ケーシング２０ａ内には、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてのスピンチャック１２０が設けられている。スピンチャック１２０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１２０上に吸着できる。スピンチャック１２０は、例えばスピンチャック１２０に内蔵されたモータなどの回転駆動部１２１により、ウェハＷを所定の速度で回転させることができる。

スピンチャック１２０の周囲には、ウェハＷから飛散したレジスト液などの液体を受け止め、回収するためのカップ１３０が設けられている。カップ１３０は、底面が閉鎖された略円筒状に形成されている。カップ１３０の底部には、回収したレジスト液等を排液する排液管１３１とカップ１３０内の雰囲気を排気する排気管１３２が設けられている。

図６に示すように例えばカップ１３０のＸ方向負方向（図６の下方向）側には、Ｙ方向（図６の左右方向）に沿って延伸するレール１４０が形成されている。レール１４０は、例えばカップ１３０のＹ方向正方向（図６の右方向）側の外方からカップ１３０のＹ方向負方向（図６の左方向）側の外方まで形成されている。レール１４０には、例えばＸ方向に延びる２つのアーム１４１、１４２が設けられている。第１のアーム１４１には、第１のノズルとしてのレジスト液供給ノズル１４３とプリウェット用ノズル１４４が支持されている。第２のアーム１４２には、第２のノズルとしての中心部供給ノズル１４５と外周部供給ノズル１４６が支持されている。

第１のアーム１４１は、例えばモータなどの駆動部１４７によってレール１４０上を移動自在であり、レジスト液供給ノズル１４３とプリウェット用ノズル１４４をカップ１３０の外方に設置された待機部１４８からカップ１３０内のウェハＷ上に移送することができる。また、第１のアーム１４１は、例えば駆動部１４７によって上下方向に移動自在であり、レジスト液供給ノズル１４３とプリウェット用ノズル１４４を昇降できる。

レジスト液供給ノズル１４３は、例えば図４に示すように供給管１５０によってレジスト液供給源１５１に連通している。供給管１５０には、バルブ１５２が設けられており、このバルブ１５２の開閉動作によりレジスト液供給ノズル１４３から所定のタイミングでレジスト液を吐出できる。

プリウェット用ノズル１４４は、例えば供給管１６０によって溶剤供給源１６１に連通している。供給管１６０には、バルブ１６２が設けられており、このバルブ１６２の開閉動作によりプリウェット用ノズル１４４から所定のタイミングでレジスト液の溶剤を吐出できる。

第２のアーム１４２は、例えば図６に示すようにモータなどの駆動部１７０によってレール１４０上を移動自在であり、中心部供給ノズル１４５と外周部供給ノズル１４６をカップ１３０の外方に設置された待機部１７１からカップ１３０内のウェハＷ上に移送することができる。

中心部供給ノズル１４５は、第２のアーム１４２の長手方向（Ｘ方向）の先端部に支持され、第２のアーム１４２によってカップ１３０内のウェハＷの中心部の上方に移動できる。中心部供給ノズル１４５は、例えば図７に示すように円盤状に形成されている。中心部供給ノズル１４５は、内部に図示しない円柱状の中空部を有し、下面にその中空部に通じるメッシュ状の供給孔１４５ａが形成されている。中心部供給ノズル１４５の上部には、内部の中空部から図５に示す乾燥ガス供給源１８０に通じる供給管１８１が接続されている。本実施の形態では、乾燥ガスとして、例えばドライエアやドライＮ_２ガスが用いられる。

供給管１８１には、例えばレジスト液の液体溶剤が貯留された溶剤貯留部１８２に通じる二本の分岐管１８３、１８４が接続されている。分岐管１８３、１８４には、それぞれバルブ１８５、１８６が設けられている。分岐管１８３と分岐管１８４の間の供給管１８１には、バルブ１８７が設けられている。バルブ１８５、１８６を閉鎖し、バルブ１８７を開放することによって、乾燥ガスが乾燥ガス供給源１８０から中心部供給ノズル１４５に供給され、中心部供給ノズル１４５の供給孔１４５ａから吐出できる。バルブ１８５、１８６を開放し、バルブ１８７を閉鎖することによって、乾燥ガス供給源１８０の乾燥ガスが溶剤貯留部１８２に供給され、溶剤貯留部１８２では、乾燥ガスが液体溶剤内に導入され溶剤を取り込んで、溶剤ガスを生成できる。その生成された溶剤ガスは供給管１８１に戻され、中心部供給ノズル１４５に供給され、中心部供給ノズル１４５の供給孔１４５ａから吐出できる。かかる構成により、中心部供給ノズル１４５は、乾燥ガスと溶剤ガスを選択的に吐出できる。

中心部供給ノズル１４５は、例えばシリンダなどの昇降駆動部１８８を介在して第２のアーム１４２に取り付けられており、所定の高さに昇降できる。

外周部供給ノズル１４６は、第２のアーム１４２の長手方向の中央部付近に支持され、第２のアーム１４２によってウェハＷの外周部の上方に移動できる。なお、本実施の形態においては、例えば第２のアーム１４２及び駆動部１７０により、中心部供給ノズル１４５と外周部供給ノズル１４６の移動機構が構成されている。

外周部供給ノズル１４６は、例えばいわゆるブレイクフィルターであり、図８に示すように外形が円柱状に形成されている。外周部供給ノズル１４６は、例えば図９に示すように内部に中空部１４６ａを有する円筒部１４６ｂと、その円筒部１４６ｂの両端部に取り付けられ、中空部１４６ａを封止する円盤状の封止板１４６ｃを備えている。円筒部１４６ｂは、例えば多孔性セラミックスによって形成されており、円筒部１４６ｂの表面の周面には、全周に亘り微細な多数の供給孔１４６ｄが形成されている。供給孔１４６ｄは、内部の中空部１４６ａに連通している。中空部１４６ａの一端には、供給管２１０が接続されている。

供給管２１０は、図５に示すように乾燥ガス供給源２１１に連通している。供給管２１０には、例えばレジスト液の液体溶剤が貯留された溶剤貯留部２１２に通じる二本の分岐管２１３、２１４が接続されている。分岐管２１３、２１４には、それぞれバルブ２１５、２１６が設けられている。分岐管２１３と分岐管２１４の間の供給管２１０には、バルブ２１７が設けられている。バルブ２１５、２１６を閉鎖し、バルブ２１７を開放することによって、乾燥ガスが乾燥ガス供給源２１１から外周部供給ノズル１４６に供給され、外周部供給ノズル１４６の供給孔１４６ｄから吐出できる。バルブ２１５、２１６を開放し、バルブ２１７を閉鎖することによって、乾燥ガスが溶剤貯留部２１２に供給され、溶剤貯留部２１２では、乾燥ガスが液体溶剤内に導入され、溶剤を取り込んで、溶剤ガスを生成できる。その生成された溶剤ガスは、供給管２１０に戻され、外周部供給ノズル１４６に供給され、外周部供給ノズル１４６の供給孔１４６ｄから吐出できる。かかる構成により、外周部供給ノズル１４６は、乾燥ガスと溶剤蒸気を選択的に吐出できる。

外周部供給ノズル１４６は、例えばシリンダなどの昇降駆動部２２０を介在して第２のアーム１４２に取り付けられており、所定の高さに昇降できる。また、外周部供給ノズル１４６は、例えばシリンダなどの水平駆動部２２１を介して第２のアーム１４２に取り付けられており、第２のアーム１４２の長手方向（Ｘ方向）に沿って水平移動できる。

上述のスピンチャック１２０の回転駆動動作、バルブ１５２、１６２、１８５、１８６、１８７、２１５、２１６、２１７の開閉動作、第１のアーム１４１の駆動部１４７、第２のアーム１４２の駆動部１７０、中心部供給ノズル１４５の昇降駆動部１８８、外周部供給ノズル１４６の昇降駆動部２２０及び水平駆動部２２１などの駆動系の動作の制御は、制御部２３０により行われる。制御部２３０は、例えば汎用のコンピュータにより構成され、メモリに記録されたプログラムＰを実行することにより、スピンチャック１２０等の動作を制御して、後述する塗布処理を実現できる。なお、本実施の形態における塗布処理を実現するためのプログラムＰは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体により制御部２３０にインストールされたものであってもよい。

レジスト塗布装置２１、２２の構成は、上述のレジスト塗布処理２０と同じであるので、説明を省略する。

次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置２０で行われる塗布処理プロセスを、塗布現像処理システム１全体で行われるウェハ処理のプロセスと共に説明する。

先ず図１に示すウェハ搬送体７によって、カセット載置台５上のカセットＣ内から未処理のウェハＷが一枚ずつ取り出され、処理ステーション３に順次搬送される。ウェハＷは、処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０に搬送され、所定温度に温度調節される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置１０によって例えばボトムコーティング装置２３に搬送されて、反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置１０によって例えば熱処理装置６５、高精度温調装置７０に順次搬送され、各処理装置において所定の処理が施される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置１０によって例えばレジスト塗布装置２０に搬送される。

図１０は、このレジスト塗布装置２０における塗布処理プロセスの主な工程を示すフローチャートである。図１１は、この塗布処理プロセスにおけるウェハＷの回転速度の変動を示すグラフである。先ず、レジスト塗布装置２０に搬入されたウェハＷは、スピンチャック１２０に吸着保持される。次に、第１のアーム１４１により待機部１４８のプリウェット用ノズル１４４とレジスト液供給ノズル１４３がウェハＷの中心部の上方に移動し、スピンチャック１２０によりウェハＷが回転される。その回転されたウェハＷにプリウェット用ノズル１４４からプリウェット用の溶剤が供給され、ウェハＷ上に溶剤が塗布される。続いて、図１１に示すようにウェハＷの回転が高速の例えば３０００ｒｐｍ程度の第１の速度Ｖ１に加速され、その高速回転されたウェハＷの中心部にレジスト液供給ノズル１４３から所定量のレジスト液が供給される。ウェハＷ上に供給されたレジスト液は、遠心力によりウェハＷの表面の全面に拡散し、ウェハＷ上にレジスト液が塗布される（図１０の工程Ｓ１）。レジスト液の供給の終了したレジスト液供給ノズル１４３は待機部１４８に戻される。レジスト液の塗布が終了すると、ウェハＷの回転が低速の例えば１００ｒｐｍ程度の第２の回転速度Ｖ２に減速される（図１０の工程Ｓ２）。この低速回転により、ウェハＷ上のレジスト液が流動され均される。

次に、ウェハＷの回転が例えば５００ｒｐｍ程度の第３の回転速度Ｖ３に加速される。このとき、第２のアーム１４２により中心部供給ノズル１４５と外周部供給ノズル１４６がウェハＷの半径上に移動し、中心部供給ノズル１４５および外周部供給ノズル１４６から、乾燥ガス又は溶剤ガスがウェハＷ上のレジスト液の所定部分に供給される（図１０の工程Ｓ３）。

この乾燥ガスや溶剤ガスの供給の有無や供給位置は、ウェハＷ上のレジスト液の厚みに応じて定められる。例えばウェハ面内でレジスト液の厚みが予め定められている設定厚みより厚い部分には、レジスト液の流動性を上げるための溶剤ガスが供給され、レジスト液の厚みが設定厚みより薄い部分には、レジスト液の流動性を下げるための乾燥ガスが供給される。

例えば図１２に示すようにウェハＷの中心部のレジスト液Ｒが設定厚みよりも厚くなっている場合には、中心部供給ノズル１４５からウェハＷの中心部に溶剤ガスが供給される。またウェハＷの外周部のレジスト液Ｒが設定厚みよりも薄くなっている場合には、外周部供給ノズル１４６からウェハＷの外周部に乾燥ガスが供給される。このとき、外周部供給ノズル１４６は、ウェハＷの半径上でレジスト液Ｒの厚みが薄くなっている部分に水平移動して、乾燥ガスを供給する。また、中心部供給ノズル１４５と外周部供給ノズル１４６は、高さ調整されウェハＷに近づけられて溶剤ガス或いは乾燥ガスを供給する。

例えば図１３に示すようにウェハＷの外周部のレジスト液Ｒが設定厚みよりも厚くなっている場合には、外周部供給ノズル１４６からウェハＷの外周部に溶剤ガスが供給される。また、ウェハＷの中心部のレジスト液Ｒが設定厚みよりも薄くなっている場合には、中心部供給ノズル１４５からウェハＷの中心部に乾燥ガスが供給される。なお、ウェハ面内のレジスト液の厚みは、例えばウェハ処理のレシピ毎に予め行われた試験などにより把握され、それに基づいて乾燥ガスや溶剤ガスの供給の有無や供給位置が設定される。

以上のように、レジスト液が設定厚みよりも厚くなっている部分に溶剤ガスが供給されると、その厚い部分のレジスト液の流動性が上がり、ウェハＷの回転力によりその厚い部分のレジスト液が他の部分に流れてその部分のレジスト液が薄くなる。また、レジスト液が設定厚みよりも薄くなっている部分に乾燥ガスが供給されると、その薄い部分のレジスト液の流動性が下がり、ウェハＷの回転力によりその薄い部分に他の部分のレジスト液が流れ込んでその部分のレジスト液が厚くなる。こうして、ウェハ面内のレジスト液の局所的な凹凸が除去される。

次に、ウェハＷの回転が例えば２０００ｒｐｍ程度の第４の回転速度Ｖ４に加速され、ウェハＷ上のレジスト液が乾燥されつつ、レジスト液の全体の厚みが調整される（図１０の工程Ｓ４）。その後、ウェハＷの回転が停止され、一連の塗布処理が終了する。なお、この一連の塗布処理は、例えば制御部１７０が、プログラムＰを実行してスピンチャック１２０の回転駆動動作、バルブ１５２、１６２、１８５、１８６、１８７、２１５、２１６、２１７の開閉動作、第１のアーム１４１の駆動部１４７、第２のアーム１４２の駆動部１７０、中心部供給ノズル１４５の昇降駆動部１８８、外周部供給ノズル１４６の昇降駆動部２２０、水平駆動部２２１ノズル１６０の回動動作、バルブ１５２、１６４の開閉動作などを制御することにより実現されている。

以上のようにレジスト膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置１０によってプリベーク装置７１に搬送され、プリベーキング処理される。続いてウェハＷは、第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９１、高精度温調装置８３に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション４のウェハ搬送体１０１によって図示しない露光装置に搬送され、露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によって例えば露光後ベーク装置８４に搬送され、ポストエクスポージャーベーキング処理され、その後第２の搬送装置１１によって高精度温調装置８１に搬送されて温度調節される。その後、ウェハＷは、現像処理装置３０に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。現像されたウェハＷは、第２の搬送装置１１によってポストベーキング装置７５に搬送されポストベーキング処理される。その後ウェハＷは、高精度温調装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送装置１０によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻されて、一連のウェハ処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、第４の回転速度Ｖ４でウェハＷ上のレジスト液を乾燥させる前に、ウェハＷを第３の回転速度Ｖ３で回転させて、ウェハＷ上のレジスト液に部分的に乾燥ガス或いは溶剤ガスを供給したので、局所的なレジスト液の凹凸を除去し、レジスト液の厚みのばらつきをなくすことができる。この結果、ウェハ面内に均一なレジスト膜を形成できる。

また、中心部供給ノズル１４５と外周部供給ノズル１４６の２つのノズルを用いて、ウェハＷの中心部やその周りの外周部に乾燥ガス或いは溶剤ガスを供給するようにしたので、例えばウェハＷの中心部に溶剤ガスを供給しながら、ウェハＷの外周部に乾燥ガスを供給することができ、ウェハ面内のレジスト液の厚みのばらつきを好適に修正することができる。また、各ノズル１４５、１４６が乾燥ガスと溶剤ガスを選択的に供給できるようにしたので、各ノズル１４５、１４６毎にレジスト液の厚みが厚い場合と薄い場合の両方に対応できる。

また、外周部供給ノズル１４６をウェハＷの半径方向に沿って水平移動できるようにしたので、ウェハＷの半径上の所望の部分に乾燥ガス或いは溶剤ガスを供給することができる。この結果、ウェハＷの半径上のいずれの部分にレジスト液の厚みの凹凸ができても、それに適切に対応できる。

中心部供給ノズル１４５は、円盤状に形成され、下面にメッシュ状の供給孔１４５ａが形成されたので、ウェハＷの中心部に乾燥ガス或いは溶剤ガスを適切に供給できる。外周部供給ノズル１４６は、多孔質材料の細い供給孔１４６ｄからガスを噴出するいわゆるブレイクフィルターであるので、ウェハＷ上の一部分のみに適正に乾燥ガス或いは溶剤ガスを供給できる。このため、ウェハＷのレジスト液の厚みを局所的に修正できる。

以上の実施の形態では、予めレジスト液の厚みのばらつき傾向を把握しておき、そのばらつき傾向に基づいて、中心部供給ノズル１４５や外周部供給ノズル１４６の乾燥ガスと溶剤ガスの供給の有無や供給位置をシーケンス制御していたが、第２の回転速度Ｖ２の低速回転時にウェハ面内のレジスト液の厚みを測定し、その測定結果に基づいて、溶剤ガスや乾燥ガスの供給の有無や供給位置を制御してもよい。

かかる場合、例えば図１４に示すように第１のアーム１４１に厚み測定部材としての厚み測定センサ２４０が設けられる。厚み測定センサ２４０は、例えば第１のアーム１４１のＸ方向の先端部に取り付けられ、第１のアーム１４１のＹ方向の移動により、厚み検出センサ２４０は、ウェハＷの直径上を移動できる。厚み検出センサ２４０によるレジスト液の厚み測定結果は、例えば制御部２３０に出力できる。制御部２３０では、その厚み測定結果に基づいて、ウェハ面内のレジスト液の厚みを把握し、設定厚みより厚い部分と薄い部分を把握して、中心部供給ノズル１４５と外周部供給ノズル１４６の乾燥ガスと溶剤ガスの供給の有無とウェハ面内の供給位置を設定できる。また制御部２３０は、その設定に基づいて中心部供給ノズル１４５と外周部供給ノズル１４６の動作を制御できる。

そして、塗布処理プロセスでは、上述の実施の形態と同様にウェハＷが第１の回転速度Ｖ１で高速回転され、そのウェハＷにレジスト液供給ノズル１４３からレジスト液が塗布される。その後ウェハＷが第２の回転速度Ｖ２に減速され、レジスト液が均される。このとき、第１のアーム１４１により厚み測定センサ２４０がウェハＷの中心部上から外周部上に向かって移動し、ウェハＷの半径上のレジスト液の厚みが測定される。その測定結果は、制御部２３０に出力され、ウェハ面内のレジスト液の厚みが把握され、ウェハＷ上で乾燥ガスや溶剤ガスが供給されるべき位置が設定される。そして、ウェハＷの回転が第２の回転速度Ｖ２から第３の回転速度Ｖ３に加速されると、制御部２３０により、上記測定結果に基づいて、中心部供給ノズル１４５および外周部供給ノズル１４６により、乾燥ガスや溶剤ガスがウェハＷに供給される。このとき、上記実施の形態と同様に、中心部供給ノズル１４５、外周部供給ノズル１４６を用いて、レジスト液の設定厚みより厚い部分には、溶剤ガスが供給され、レジスト液の設定厚みより薄い部分には、乾燥ガスが供給される。その後、ウェハＷの回転が第３の回転速度Ｖ３から第４の回転速度Ｖ４に加速され、レジスト液が乾燥されて、レジスト膜が形成される。

この例によれば、厚み測定センサ２４０により実際にレジスト液の厚みを測定し、その測定結果に基づいてレジスト液に乾燥ガスや溶剤ガスを供給するので、確実かつ正確にレジスト液の厚みを均一化できる。

以上の実施の形態で記載した、ウェハＷ上のレジスト液を乾燥させる第４の工程Ｓ４において、ウェハＷ上のレジスト液の厚い部分に溶剤ガスを供給するようにしてもよい。この溶剤ガスを供給する際には、一時的にウェハＷの回転を低下させてもよい。かかる場合、例えば図１５に示すように第４の工程Ｓ４時に、ウェハＷの回転が一時的に第４の回転速度Ｖ４から５００ｒｐｍ程度の第５の回転速度Ｖ５に減速される。そして、レジスト液の厚い部分に中心部供給ノズル１４５又は外周部供給ノズル１４６から溶剤ガスが供給される。この例によれば、例えば第４の工程Ｓ４のウェハＷの乾燥時にレジスト液の局所的な盛り上がりが生じた場合であっても、そのレジスト液の盛り上がりを除去することができる。この結果、最終的により均一なレジスト膜を形成できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば以上の実施の形態では、溶剤ガスの生成方法として、溶剤貯留部１８２、２１２の液体溶剤内に乾燥ガスを導入して、乾燥ガス内に溶剤を混入させて溶剤ガスを生成していたが、乾燥ガスを液体溶剤の気化器を通過させて、溶剤ガスを生成してもよい。また、以上の実施の形態では、溶剤として溶剤ガスをウェハＷに供給していたが、液体溶剤や溶剤ミストなどを供給してもよい。さらに以上の実施の形態では、溶剤ガスや乾燥ガスを供給するノズルが２つであったが、１つであっても、３つ以上であってもよい。また、以上の実施の形態では、図１２に示すウェハＷの中心部のレジスト液Ｒが盛り上がった場合や図１３に示すウェハＷの外周部のレジスト液Ｒが盛り上がった場合を例に採って説明したが、その他、図１６に示すようにウェハＷの中心部から外周部に向かってレジスト液Ｒが複数回凹凸を繰り返すものであっても本発明は適用できる。以上の実施の形態では、レジスト液の塗布処理を例に採って説明したが、本発明は、レジスト液以外の他の塗布液、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜などの塗布液の塗布処理にも適用できる。また、以上の実施の形態では、ウェハＷに塗布処理を行う例であったが、本発明は、ウェハ以外の例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の塗布処理にも適用できる。

本発明は、基板面内に均一な塗布膜を形成する際に有用である。

本実施の形態における塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。 塗布現像処理システムの正面図である。 塗布現像処理システムの背面図である。 第１のアームがウェハ上にある場合のレジスト塗布装置の構成の概略を示す垂直断面の説明図である。 第２のアームがウェハ上にある場合のレジスト塗布装置の構成の概略を示す垂直断面の説明図である。 レジスト塗布装置の構成の概略を示す平面図である。 中心部供給ノズルの斜視図である。 外周部供給ノズルの斜視図である。 外周部供給ノズルの垂直断面図である。 レジスト塗布処理のプロセスを示すフロー図である。 レジスト塗布処理時のウェハの回転速度の変動を示すグラフである。 中心部のレジスト液が盛り上がった状態を示すウェハの垂直断面図である。 外周部のレジスト液が盛り上がった状態を示すウェハの垂直断面図である。 厚み測定センサを備えたレジスト塗布装置の構成の概略を示す平面図である。 第４の工程時に一時的にウェハの回転速度を低下させた場合のレジスト塗布処理時のウェハの回転速度の変動を示すグラフである。 レジスト液に中心部から外周部に向けて複数の凹凸ができる場合のウェハの垂直断面図である。

符号の説明

１ 塗布現像処理システム
２０ レジスト塗布装置
１２０ スピンチャック
１４３ レジスト液供給ノズル
１４５ 中心部供給ノズル
１４６ 外周部供給ノズル
Ｗ ウェハ

Claims (13)

1. 基板の塗布処理方法であって、
   第１の回転速度で基板を回転し、その回転された基板に塗布液を塗布する第１の工程と、
   前記基板の回転を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に減速して、基板を低速度で回転させる第２の工程と、
   前記基板の回転を前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度に加速し、
   前記基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも厚い部分には塗布液の溶剤を供給し、かつ前記基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも薄い部分には乾燥ガスを供給する第３の工程と、
   前記基板の回転を前記第３の回転速度よりも速い第４の回転速度に加速して、基板上の塗布液を乾燥させる第４の工程と、を有することを特徴とする、塗布処理方法。
2. 基板の塗布処理方法であって、
   第１の回転速度で基板を回転し、その回転された基板に塗布液を塗布する第１の工程と、
   前記基板の回転を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に減速して、基板を低速度で回転させる第２の工程と、
   前記基板の回転を前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度に加速し、
   前記基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも厚い部分には塗布液の溶剤を供給し、かつ前記基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも薄い部分には乾燥ガスを供給する第３の工程と、
   前記基板の回転を前記第３の回転速度よりも速い第４の回転速度に加速して、さらに前記基板上の塗布液の前記設定厚みよりも厚い部分には塗布液の溶剤を供給する第４の工程と、を有することを特徴とする、塗布処理方法。
3. 前記第４の工程において前記塗布液の溶剤が供給される際には、基板の回転が前記第４の回転速度よりも一時的に減速されることを特徴とする、請求項２に記載の塗布処理方法。
4. 前記第２の工程において基板面内の塗布液の厚みを測定し、当該測定結果に基づいて前記第３の工程における前記塗布液の溶剤および乾燥ガスを供給することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の塗布処理方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の塗布処理方法を、コンピュータに実現させるためのプログラム。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の塗布処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
7. 基板の塗布処理装置であって、
   基板を保持して回転させる回転保持部と、
   基板上に塗布液を供給する第１のノズルと、
   基板上に塗布液の溶剤と乾燥ガスを選択的に供給する第２のノズルと、
   前記第２のノズルを、基板上の所定の位置に移動させる移動機構と、
   基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも厚い部分には塗布液の溶剤を供給し、かつ基板上の塗布液の厚みが予め定められた設定厚みよりも薄い部分には乾燥ガスを供給するために、前記第２のノズル及び前記移動機構を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする、塗布処理装置。
8. 前記第２のノズルは、基板の中心部に塗布液の溶剤と乾燥ガスを選択的に供給する中心部供給ノズルと、基板の中心部の周りの外周部に塗布液の溶剤と乾燥ガスを選択的に供給する外周部供給ノズルから構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の塗布処理装置。
9. 前記中心部供給ノズルと前記外周部供給ノズルは、基板の外方から基板上に移動可能な同じ支持部材に支持されていることを特徴とする、請求項８に記載の塗布処理装置。
10. 前記支持部材には、前記外周部供給ノズルを基板の半径方向に沿って水平移動させる水平駆動部が設けられていることを特徴とする、請求項９に記載の塗布処理装置。
11. 前記中心部供給ノズルは、円盤状に形成され、その下面には、前記塗布液の溶剤と乾燥ガスのメッシュ状の供給孔が形成されていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の塗布処理装置。
12. 前記外周部供給ノズルは、内部に中空部が形成された多孔質材料からなる円筒部を有し、その円筒部の表面の周面には、全周に亘り前記塗布液の溶剤と乾燥ガスの複数の供給孔が形成され、前記中空部に供給された塗布液の溶剤又は乾燥ガスを前記円筒部を通じて前記供給孔から吐出できることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の塗布処理装置。
13. 基板面内の塗布液の厚みを測定する厚み測定部材を有することを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の塗布処理装置。

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